Iniziamo sgombrando il campo di un equivoco che si genera spesso quando si da per scontato che razzo e missile siano la stessa cosa. Il razzo è l’apparato in grado di generare la propulsione omonima, mentre il missile è l’oggetto che utilizza la propulsione a razzo ed è dotato di apparati di guida. La conquista dello spazio senza lo sviluppo della missilistica non sarebbe stato possibile.
Ancora oggi i missili che vengono lanciati per mettere in orbita dei satelliti o spingere nello spazio profondo delle sonde si basano sugli stessi principi di quelli che, ad esempio, sono serviti per conquistare la Luna. In testa il carico utile o pagante, payload come lo chiamano gli americani, all’interno del cilindro il combustibile e il comburente. Alla base il razzo con gli ugelli in numero e forma variabile.
Ma nemmeno il razzo più potente sarebbe in grado di raggiungere la velocità orbitale o peggio ancora quella di fuga per spingere una sonda nello spazio se dovesse trascinarsi l’intera massa. Ed anche il consumo di carburante che avviene dopo il lancio non è in grado di compensare il “peso” complessivo di un missile che richiederebbe un sistema di propulsione di inaudita potenza.
Ed ecco entrare in gioco la tecnica multistadio. Dobbiamo a Kostantin Ciolkovskij, di cui abbiamo parlato in un post precedente ed alla sua celebre equazione l’efficienza e l’insostituibilità del metodo multistadio. In pratica ogni missile è costituito da una serie di missili sovrapposti, uno più piccolo dell’altro, con sistemi di propulsione dimensionati in base al lavoro che devono compiere.
Il razzo del primo stadio è quello più potente perché deve fornire la spinta per staccarsi dal suolo e attraverso una traiettoria inizialmente verticale e poi più tangente raggiungere gli strati esterni dell’atmosfera. Compiuto il suo lavoro il primo stadio viene espulso ed entra in azione il secondo stadio, che sia pure meno potente, è perfettamente in grado di guidare il vettore verso la quota orbitale con una traiettoria che piega sempre di più arrivando a diventare quasi parallela alla superficie terrestre.
Normalmente il terzo stadio, il meno potente dei tre, grazie alla forte riduzione della gravità ed all’assenza di attrito nell’aria è facilmente in grado di imprimere l’accelerazione necessaria alla messa in orbita del carico oppure alla spinta definitiva verso lo spazio esterno.
Gli stadi progressivamente abbandonati precipitano verso terra attraverso traiettorie balistiche calcolate in precedenza. Fino ad oggi per ragioni di costi gli stadi non venivano recuperati ed ancora la maggior parte degli attuali lanci avviene senza il riutilizzo di questi lanciatori. Negli ultimi anni la società spaziale privata SpaceX sta invece mettendo a punto dei sistemi, economicamente vantaggiosi, per recuperare il primo stadio e riutilizzarlo per successive missioni. Nello scorso mese di maggio la missione di rifornimento Dragon CRS-17 verso la Stazione Spaziale Internazionale che trasportava 2,5 tonnellate di rifornimenti ha sperimentato con successo il recupero del primo stadio.
In un prossimo post spiegheremo brevemente i principi della propulsione a razzo. Stay tuned.
